datapath/flow.c

   1 /*
   2  * Distributed under the terms of the GNU GPL version 2.
   3  * Copyright (c) 2007, 2008, 2009, 2010 Nicira Networks.
   4  *
   5  * Significant portions of this file may be copied from parts of the Linux
   6  * kernel, by Linus Torvalds and others.
   7  */
   8
   9 #include "flow.h"
  10 #include "datapath.h"
  11 #include <linux/netdevice.h>
  12 #include <linux/etherdevice.h>
  13 #include <linux/if_ether.h>
  14 #include <linux/if_vlan.h>
  15 #include <net/llc_pdu.h>
  16 #include <linux/kernel.h>
  17 #include <linux/jhash.h>
  18 #include <linux/jiffies.h>
  19 #include <linux/llc.h>
  20 #include <linux/module.h>
  21 #include <linux/in.h>
  22 #include <linux/rcupdate.h>
  23 #include <linux/if_arp.h>
  24 #include <linux/if_ether.h>
  25 #include <linux/ip.h>
  26 #include <linux/tcp.h>
  27 #include <linux/udp.h>
  28 #include <linux/icmp.h>
  29 #include <net/inet_ecn.h>
  30 #include <net/ip.h>
  31
  32 #include "compat.h"
  33
  34 struct kmem_cache *flow_cache;
  35 static unsigned int hash_seed;
  36
  37 struct arp_eth_header
  38 {
  39         __be16      ar_hrd;     /* format of hardware address   */
  40         __be16      ar_pro;     /* format of protocol address   */
  41         unsigned char   ar_hln; /* length of hardware address   */
  42         unsigned char   ar_pln; /* length of protocol address   */
  43         __be16      ar_op;      /* ARP opcode (command)     */
  44
  45         /* Ethernet+IPv4 specific members. */
  46         unsigned char       ar_sha[ETH_ALEN];   /* sender hardware address  */
  47         unsigned char       ar_sip[4];          /* sender IP address        */
  48         unsigned char       ar_tha[ETH_ALEN];   /* target hardware address  */
  49         unsigned char       ar_tip[4];          /* target IP address        */
  50 } __attribute__((packed));
  51
  52 static inline bool arphdr_ok(struct sk_buff *skb)
  53 {
  54         int nh_ofs = skb_network_offset(skb);
  55         return pskb_may_pull(skb, nh_ofs + sizeof(struct arp_eth_header));
  56 }
  57
  58 static inline bool iphdr_ok(struct sk_buff *skb)
  59 {
  60         int nh_ofs = skb_network_offset(skb);
  61         if (skb->len >= nh_ofs + sizeof(struct iphdr)) {
  62                 int ip_len = ip_hdrlen(skb);
  63                 return (ip_len >= sizeof(struct iphdr)
  64                         && pskb_may_pull(skb, nh_ofs + ip_len));
  65         }
  66         return false;
  67 }
  68
  69 static inline bool tcphdr_ok(struct sk_buff *skb)
  70 {
  71         int th_ofs = skb_transport_offset(skb);
  72         if (pskb_may_pull(skb, th_ofs + sizeof(struct tcphdr))) {
  73                 int tcp_len = tcp_hdrlen(skb);
  74                 return (tcp_len >= sizeof(struct tcphdr)
  75                         && skb->len >= th_ofs + tcp_len);
  76         }
  77         return false;
  78 }
  79
  80 static inline bool udphdr_ok(struct sk_buff *skb)
  81 {
  82         int th_ofs = skb_transport_offset(skb);
  83         return pskb_may_pull(skb, th_ofs + sizeof(struct udphdr));
  84 }
  85
  86 static inline bool icmphdr_ok(struct sk_buff *skb)
  87 {
  88         int th_ofs = skb_transport_offset(skb);
  89         return pskb_may_pull(skb, th_ofs + sizeof(struct icmphdr));
  90 }
  91
  92 #define TCP_FLAGS_OFFSET 13
  93 #define TCP_FLAG_MASK 0x3f
  94
  95 void flow_used(struct sw_flow *flow, struct sk_buff *skb)
  96 {
  97         u8 tcp_flags = 0;
  98
  99         if (flow->key.dl_type == htons(ETH_P_IP) &&
 100             flow->key.nw_proto == IPPROTO_TCP) {
 101                 u8 *tcp = (u8 *)tcp_hdr(skb);
 102                 tcp_flags = *(tcp + TCP_FLAGS_OFFSET) & TCP_FLAG_MASK;
 103         }
 104
 105         spin_lock_bh(&flow->lock);
 106         flow->used = jiffies;
 107         flow->packet_count++;
 108         flow->byte_count += skb->len;
 109         flow->tcp_flags |= tcp_flags;
 110         spin_unlock_bh(&flow->lock);
 111 }
 112
 113 struct sw_flow_actions *flow_actions_alloc(size_t n_actions)
 114 {
 115         struct sw_flow_actions *sfa;
 116
 117         if (n_actions > (PAGE_SIZE - sizeof *sfa) / sizeof(union odp_action))
 118                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 119
 120         sfa = kmalloc(sizeof *sfa + n_actions * sizeof(union odp_action),
 121                       GFP_KERNEL);
 122         if (!sfa)
 123                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 124
 125         sfa->n_actions = n_actions;
 126         return sfa;
 127 }
 128
 129
 130 /* Frees 'flow' immediately. */
 131 static void flow_free(struct sw_flow *flow)
 132 {
 133         if (unlikely(!flow))
 134                 return;
 135         kfree(flow->sf_acts);
 136         kmem_cache_free(flow_cache, flow);
 137 }
 138
 139 void flow_free_tbl(struct tbl_node *node)
 140 {
 141         struct sw_flow *flow = flow_cast(node);
 142         flow_free(flow);
 143 }
 144
 145 /* RCU callback used by flow_deferred_free. */
 146 static void rcu_free_flow_callback(struct rcu_head *rcu)
 147 {
 148         struct sw_flow *flow = container_of(rcu, struct sw_flow, rcu);
 149         flow_free(flow);
 150 }
 151
 152 /* Schedules 'flow' to be freed after the next RCU grace period.
 153  * The caller must hold rcu_read_lock for this to be sensible. */
 154 void flow_deferred_free(struct sw_flow *flow)
 155 {
 156         call_rcu(&flow->rcu, rcu_free_flow_callback);
 157 }
 158
 159 /* RCU callback used by flow_deferred_free_acts. */
 160 static void rcu_free_acts_callback(struct rcu_head *rcu)
 161 {
 162         struct sw_flow_actions *sf_acts = container_of(rcu,
 163                         struct sw_flow_actions, rcu);
 164         kfree(sf_acts);
 165 }
 166
 167 /* Schedules 'sf_acts' to be freed after the next RCU grace period.
 168  * The caller must hold rcu_read_lock for this to be sensible. */
 169 void flow_deferred_free_acts(struct sw_flow_actions *sf_acts)
 170 {
 171         call_rcu(&sf_acts->rcu, rcu_free_acts_callback);
 172 }
 173
 174 static void parse_vlan(struct sk_buff *skb, struct odp_flow_key *key)
 175 {
 176         struct qtag_prefix {
 177                 __be16 eth_type; /* ETH_P_8021Q */
 178                 __be16 tci;
 179         };
 180         struct qtag_prefix *qp;
 181
 182         if (skb->len < sizeof(struct qtag_prefix) + sizeof(__be16))
 183                 return;
 184
 185         qp = (struct qtag_prefix *) skb->data;
 186         key->dl_vlan = qp->tci & htons(VLAN_VID_MASK);
 187         key->dl_vlan_pcp = (ntohs(qp->tci) & VLAN_PCP_MASK) >> VLAN_PCP_SHIFT;
 188         __skb_pull(skb, sizeof(struct qtag_prefix));
 189 }
 190
 191 static __be16 parse_ethertype(struct sk_buff *skb)
 192 {
 193         struct llc_snap_hdr {
 194                 u8  dsap;  /* Always 0xAA */
 195                 u8  ssap;  /* Always 0xAA */
 196                 u8  ctrl;
 197                 u8  oui[3];
 198                 u16 ethertype;
 199         };
 200         struct llc_snap_hdr *llc;
 201         __be16 proto;
 202
 203         proto = *(__be16 *) skb->data;
 204         __skb_pull(skb, sizeof(__be16));
 205
 206         if (ntohs(proto) >= ODP_DL_TYPE_ETH2_CUTOFF)
 207                 return proto;
 208
 209         if (unlikely(skb->len < sizeof(struct llc_snap_hdr)))
 210                 return htons(ODP_DL_TYPE_NOT_ETH_TYPE);
 211
 212         llc = (struct llc_snap_hdr *) skb->data;
 213         if (llc->dsap != LLC_SAP_SNAP ||
 214             llc->ssap != LLC_SAP_SNAP ||
 215             (llc->oui[0] | llc->oui[1] | llc->oui[2]) != 0)
 216                 return htons(ODP_DL_TYPE_NOT_ETH_TYPE);
 217
 218         __skb_pull(skb, sizeof(struct llc_snap_hdr));
 219         return llc->ethertype;
 220 }
 221
 222 /**
 223  * flow_extract - extracts a flow key from an Ethernet frame.
 224  * @skb: sk_buff that contains the frame, with skb->data pointing to the
 225  * Ethernet header
 226  * @in_port: port number on which @skb was received.
 227  * @key: output flow key
 228  *
 229  * The caller must ensure that skb->len >= ETH_HLEN.
 230  *
 231  * Returns 1 if @skb contains an IPv4 fragment, 0 otherwise.
 232  */
 233 int flow_extract(struct sk_buff *skb, u16 in_port, struct odp_flow_key *key)
 234 {
 235         struct ethhdr *eth;
 236         int retval = 0;
 237
 238         memset(key, 0, sizeof *key);
 239         key->tun_id = OVS_CB(skb)->tun_id;
 240         key->in_port = in_port;
 241         key->dl_vlan = htons(ODP_VLAN_NONE);
 242
 243         if (!pskb_may_pull(skb, min(skb->len, 64u)))
 244                 return 0;
 245
 246         skb_reset_mac_header(skb);
 247
 248         /* Link layer. */
 249         eth = eth_hdr(skb);
 250         memcpy(key->dl_src, eth->h_source, ETH_ALEN);
 251         memcpy(key->dl_dst, eth->h_dest, ETH_ALEN);
 252
 253         /* dl_type, dl_vlan, dl_vlan_pcp. */
 254         __skb_pull(skb, 2 * ETH_ALEN);
 255         if (eth->h_proto == htons(ETH_P_8021Q))
 256                 parse_vlan(skb, key);
 257         key->dl_type = parse_ethertype(skb);
 258         skb_reset_network_header(skb);
 259         __skb_push(skb, skb->data - (unsigned char *)eth);
 260
 261         /* Network layer. */
 262         if (key->dl_type == htons(ETH_P_IP) && iphdr_ok(skb)) {
 263                 struct iphdr *nh = ip_hdr(skb);
 264                 int th_ofs = skb_network_offset(skb) + nh->ihl * 4;
 265                 key->nw_src = nh->saddr;
 266                 key->nw_dst = nh->daddr;
 267                 key->nw_tos = nh->tos & ~INET_ECN_MASK;
 268                 key->nw_proto = nh->protocol;
 269                 skb_set_transport_header(skb, th_ofs);
 270
 271                 /* Transport layer. */
 272                 if (!(nh->frag_off & htons(IP_MF | IP_OFFSET))) {
 273                         if (key->nw_proto == IPPROTO_TCP) {
 274                                 if (tcphdr_ok(skb)) {
 275                                         struct tcphdr *tcp = tcp_hdr(skb);
 276                                         key->tp_src = tcp->source;
 277                                         key->tp_dst = tcp->dest;
 278                                 } else {
 279                                         /* Avoid tricking other code into
 280                                          * thinking that this packet has an L4
 281                                          * header. */
 282                                         key->nw_proto = 0;
 283                                 }
 284                         } else if (key->nw_proto == IPPROTO_UDP) {
 285                                 if (udphdr_ok(skb)) {
 286                                         struct udphdr *udp = udp_hdr(skb);
 287                                         key->tp_src = udp->source;
 288                                         key->tp_dst = udp->dest;
 289                                 } else {
 290                                         /* Avoid tricking other code into
 291                                          * thinking that this packet has an L4
 292                                          * header. */
 293                                         key->nw_proto = 0;
 294                                 }
 295                         } else if (key->nw_proto == IPPROTO_ICMP) {
 296                                 if (icmphdr_ok(skb)) {
 297                                         struct icmphdr *icmp = icmp_hdr(skb);
 298                                         /* The ICMP type and code fields use the 16-bit
 299                                          * transport port fields, so we need to store them
 300                                          * in 16-bit network byte order. */
 301                                         key->tp_src = htons(icmp->type);
 302                                         key->tp_dst = htons(icmp->code);
 303                                 } else {
 304                                         /* Avoid tricking other code into
 305                                          * thinking that this packet has an L4
 306                                          * header. */
 307                                         key->nw_proto = 0;
 308                                 }
 309                         }
 310                 } else {
 311                         retval = 1;
 312                 }
 313         } else if (key->dl_type == htons(ETH_P_ARP) && arphdr_ok(skb)) {
 314                 struct arp_eth_header *arp;
 315
 316                 arp = (struct arp_eth_header *)skb_network_header(skb);
 317
 318                 if (arp->ar_hrd == htons(ARPHRD_ETHER)
 319                                 && arp->ar_pro == htons(ETH_P_IP)
 320                                 && arp->ar_hln == ETH_ALEN
 321                                 && arp->ar_pln == 4) {
 322
 323                         /* We only match on the lower 8 bits of the opcode. */
 324                         if (ntohs(arp->ar_op) <= 0xff) {
 325                                 key->nw_proto = ntohs(arp->ar_op);
 326                         }
 327
 328                         if (key->nw_proto == ARPOP_REQUEST
 329                                         || key->nw_proto == ARPOP_REPLY) {
 330                                 memcpy(&key->nw_src, arp->ar_sip, sizeof(key->nw_src));
 331                                 memcpy(&key->nw_dst, arp->ar_tip, sizeof(key->nw_dst));
 332                         }
 333                 }
 334         } else {
 335                 skb_reset_transport_header(skb);
 336         }
 337         return retval;
 338 }
 339
 340 u32 flow_hash(const struct odp_flow_key *key)
 341 {
 342         return jhash2((u32*)key, sizeof *key / sizeof(u32), hash_seed);
 343 }
 344
 345 int flow_cmp(const struct tbl_node *node, void *key2_)
 346 {
 347         const struct odp_flow_key *key1 = &flow_cast(node)->key;
 348         const struct odp_flow_key *key2 = key2_;
 349
 350         return !memcmp(key1, key2, sizeof(struct odp_flow_key));
 351 }
 352
 353 /* Initializes the flow module.
 354  * Returns zero if successful or a negative error code. */
 355 int flow_init(void)
 356 {
 357         flow_cache = kmem_cache_create("sw_flow", sizeof(struct sw_flow), 0,
 358                                         0, NULL);
 359         if (flow_cache == NULL)
 360                 return -ENOMEM;
 361
 362         get_random_bytes(&hash_seed, sizeof hash_seed);
 363
 364         return 0;
 365 }
 366
 367 /* Uninitializes the flow module. */
 368 void flow_exit(void)
 369 {
 370         kmem_cache_destroy(flow_cache);
 371 }